JPS59141026A - 真空計 - Google Patents

真空計

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JPS59141026A
JPS59141026A JP1481983A JP1481983A JPS59141026A JP S59141026 A JPS59141026 A JP S59141026A JP 1481983 A JP1481983 A JP 1481983A JP 1481983 A JP1481983 A JP 1481983A JP S59141026 A JPS59141026 A JP S59141026A
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JP
Japan
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vacuum
piezoelectric element
medium
elastic body
fixed
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JP1481983A
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JPH0544619B2 (ja
Inventor
Takenobu Tanaka
田中 武延
Wataru Ogawa
渉 小川
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Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
Original Assignee
Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp, Shimazu Seisakusho KK filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP1481983A priority Critical patent/JPS59141026A/ja
Publication of JPS59141026A publication Critical patent/JPS59141026A/ja
Publication of JPH0544619B2 publication Critical patent/JPH0544619B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00Vacuum gauges
    • G01L21/16Vacuum gauges by measuring variation of frictional resistance of gases
    • G01L21/22Vacuum gauges by measuring variation of frictional resistance of gases using resonance effects of a vibrating body; Vacuum gauges of the Klumb type

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 0)産業上の利用分野 この発明は、基板面に薄膜を形成する真空蒸着、スパン
タリングなどにおける処理空間の圧力の測定もしくは宇
宙空間の擬似環境造出装置における空間圧力の測定とい
った高真空ないしは超高真空状態の真空圧力の測定を、
低真空状態から連続的に計測することが可能な真空計に
関するものである。
(ロ)従来技術 大気圧よシ低い圧力状態の空間を意味する成技術分野、
宇宙技術分野などからの要求に応じてなされた排気ポン
プの改良、開発の結果、油回転ポンプと油拡散ポンプ、
油回転ポンプとターボモレキュラーポンプ、イオンポン
プ等の組合せ運転によってかなり容易に実現されるよう
になった。
一方、これらの排気ポンプによって大気圧状態から排気
がなされる真空チャンバの高真空ないしは超高真空状態
における真空度の測定を行うに当って、連続測定が可能
な真空計は提供されておらず、前記した排気ポンプの刺
針としては電離真空計、とくにそのベヤービーアルバー
ト形があげられるが、この真空計はに連続して印加する
ことによって強制振動をおこさせるときは、これに媒体
から作用する負荷が軽減されることとなり、前記高周波
電圧を付与する高周波電源の電力、すなわち励振電力を
一定のままにしておくと、リード状弾性体(11) (
11)の振幅faのみが次第に犬きくなってゆく。した
がってこの犬きく々ってゆ〈振動振幅の変化量を、ピン
クアップとして作動するようにされたもう一つの圧電素
子α→を介してその両電極間の誘起電圧の変化量として
検出することによって、間接的に媒体の圧力、すなわち
真空度を測定するのがこの発明の第十の原理である。
この発明の第一1−の原理である、真空度が高められて
ゆくにつれて、リード状弾性体(11)(11)の振動
振幅の変化量を圧電素子04)の誘起電圧の変化量とし
て検出する代りに、圧電素子0榎に入力する励振電力の
電圧を制御することによってリード状弾性体(11) 
(1’l)の振動振幅を真空度が高められてゆくにかか
わらず一定に保つようにし、この一定振幅で振動させる
ために真空度の変化に伴って変化する励振入力電圧の変
化量を検出し、それによって間接的に真空度を測定する
のがこの発明の第2の原理である。
また、圧電素子(ハ)に一定の周波数をもつ高周波電圧
をその両電極間にパルス的に印加することによってリー
ド状弾性体(11) (11)に一過性の強制振動を起
こさせるときは、その振動はこの弾性体(1’l) (
11)に作用する媒体たとえば空気からの粘性抵抗によ
って減衰することとなるが、前記したとおり媒体はその
圧力の低下とともにその粘性抵抗が減少することから、
パルス電圧印加時に生せしめられる最大振幅と、この振
動が減衰して前記最大振幅の一定比率たとえば−となる
振幅とをピツクアップとして作動するようにされたもう
1つの圧電素子04)におけるその両電極間の誘起電圧
を介してそれぞれ検出するとともに、パルス印加時点か
ら振幅半減時点までの経過時間を計測し、この経過時間
が媒体の圧力の低下につれて長くなることに着目し、前
記経過時間から間接的に媒体の圧力、すなわち真空度を
測定するのがこの発明の第3の原理である。
この発明は、以上のべた3つの原理をそれぞれ使いわけ
ることによって真空チャンバの真空度の変化を連続的に
測定するように構成されたものであって、被測定真空空
間と導通ずる開口部を備えた密閉筐体と、この内壁面に
振動自在なるように保持させた弾性体と、この弾性体に
接着固定した2つの圧電素子と、これら圧電素子の1つ
に一定の高周波電圧を連続的にもしくはパルス的に印加
する手段と前記印加電圧を作用せしめられた圧電素子に
より起振される前記弾性体の振動振幅をもう1つの圧電
素子を介して検出する手段とからなることを特徴とする
真空計にかかるものである。
(7fP  実施例 第1図はこの発明にかかる実施例装置の要部の模式側断
面図である。この装置がセットされる真空チャンバ(図
示せず)と導通する開口部αQをもつ密閉筐体02の内
壁面に弾性材料たとえばステンレススチールからなるリ
ード状片(11)が両端を支台に溶接されて振動自在な
るように固定されており、このリード状片CL、)の中
央にそれをはさんで圧電素子0Q4)がそれぞれ接着固
定されている。圧電素子(11は、その両電極間に一定
の高周波電圧が連続的に印加されることにより、リード
状片(11)を振動させて振動子となすものであり、圧
電素子a→はこの振動子から振動振幅を取り出すだめの
ビックアンプの用をなすものである。第3図はこの装置
を前記した第1の原理にもとづいて動作させる回路の原
理的な構成を示している。発振器Q6から圧電素子03
に高周波電圧が連続的に印加されると、リード状弾性体
(11)が振動子となって振動し、その振動振幅が圧電
素子041から誘起電圧として出力され、この出力電圧
が増幅器QQで増幅され、指示計Qηにて表示される。
さて真空チャンバ内の排気が進められて、ンバと導通す
る筐体(ロ)の中で一定の振動数(たとえば共振周波数
)で連続的に振動させられるリード状弾性体(ロ)に媒
体すなわち空気からうける粘性抵抗が次第に減少してゆ
くことからこの振動子の振幅aは反対に次第に大きくな
ってゆく。この場合リード状弾性体(11)から振動を
伝播される媒体たとえば空気の温度が一定で変化しない
ものとすれば、前記振幅aすなわち指示計αηの読みの
変化は媒体すなわち空気からこの振動子に作用する粘性
抵抗の減少、いいかえれば空気の真空度が高められるこ
とによって生ずる。したがって筐体(ロ)内の真空度と
前記振幅aすなわち指示計(17)の読みとの関係を、
真空度が10°〜1O−5Torr程度まではマクラウ
ド真空計による絶対値からそれ以上の真空度に対しては
正確に校正された前記電離真空計による相対値から換算
、校正することによって見出し、指示計(1ηの目盛り
をTorrにて目盛れば直接真空チャンバの真空度を測
定することができる。
なおリード状弾性体0υの前記した振幅aの変化は、振
動子の媒体からうける抵抗を大きくすれば強められるこ
とから、第2図に示すように、長さを大きくシ、かつ片
持式に固定したリード状弾性体(Uつを筐体(ロ)の内
壁面に振動自在になるように保持させることによってそ
の測定感度をあげることができる。
第4図は、第2の原理にもとづいて、この装置を動作さ
せる回路の原理的な構成を示している。
圧電素子0優から誘起電圧として出力された出力電圧は
、増幅器(16)で増幅され、振幅制御器(ホ)、電力
増幅器(ロ)を通し入力側すなわち発振器に)にiどさ
れ、リード状弾性体(11つが一定振幅で振動するよう
に、すなわち圧電素子に)から一定出力電圧を出力する
ように振幅制御器(ホ)により発振器(ハ)から圧電素
子α8)への入力電圧を制御し、その入力電圧を表示計
(1ηで読みとる。そして表示計αηには、前記したと
同様のプロセスにより真空度を表示させるようにすれば
直接真空チャンバの真空度を測定することができる。
第5図はこの装置、とくに第2図に示したリード状弾性
体(11りを筐体(ロ)の内壁面に振動自在なるように
保持させた装置を、前記した第3の原理にもとづいて動
作させる回路の原理的な構成を示している。
パルス発生器(15りから圧電素子03)にパルス電圧
が印加されると、リード状弾性体(11つが振動子とな
って一過性の振動を生ずる。そしてその振動振幅がピッ
クアップとして動作する圧電素子に)から誘起電圧とし
て出力され、この出力電圧が増幅器06)で増幅され、
指示計(17)に表示されると同時に、一部は比率設定
器QI)に入力され、たとえば入なる比に半減されてさ
らに比較器に)に入力される。また増幅された出力電圧
は比較器■および時間計に)にそれぞれ直接入力される
。時間計(ハ)は、この入力信号により計時を開始し、
比較器に)からの入力信号により計時を終了するように
されている。また比較器◇旧よ、比率設定器0!υから
の入力信号の値と、増幅器θ6)から直接入力される信
号値とが一致すると、時間計(財)に信号を出力するよ
うにされている。
さてパルス発生器(15りから圧電素子(I3)にパル
ス電圧が印加されると、リード状弾性体(11つに一過
性の強制振動を生ぜしめるが、この振動は前記弾性体(
11りに作用する媒体たとえば空気から作用する粘性抵
抗によって減葺する。したがってこの振動子の最大振幅
amaxはパルス電圧印加時のそれであり、この大きさ
は前記したように媒体の真空度によって変化するが、そ
の変化よりも、真空度によって変化する粘性抵抗が積分
的に作用することによる最大振幅amaxの減衰現象は
真空度の変化に伴いより顕著に変化する。
したがって比率設定器@υにたとえば%の比率を設定し
ておき、減衰振幅が半減した際に比較器に)から信号が
時間計(ハ)に出力されるようにしておけば、パルス印
加時点から振幅半減時点までの経過時間を時間計に)に
よって計測することができる。そしてこの経過時間は、
最大振幅a maxの大きさの如何に拘らず媒体の圧力
の低下につれて長くなることから、前記経過時間から間
接的に媒体の圧力、すなわち真空チャンバの真空度を測
定できる。図示されていないが、筐体(ロ)内の真空度
と、前記したたとえば最大振幅a maxが半減する減
衰時間の時間計榊における読みとの関係を、マクラウド
真空計および前記電離真空計によって前記同様に換算・
校正を行うプロセスをへて表示する表示計を設けておけ
ば、直接真空チャンバの真空度をTorr目盛にて、第
1、こりし の原理にもとづいた方法によるよりもより一層高い精度
にて測定することができる。
なおこの装置において、筐体(ロ)内の媒体たとえば空
気の温度が上昇する場合には、とくに中真空(1−10
”Torr)以上ではその粘性率は増大するから、筺体
(ロ)内の媒体たとえば空気の温度を、前記した校正時
に保持した一定温度たとえば20°Cに常に保持する温
度制御装置を設けておかなければならない。
(へ)発明の効果 この発明によれば、構造ならびに操作が簡単で、熱電子
をえるフィラメントなどの加熱要素を要することなく、
760〜ITOrrの低真空領域から101〜10”T
orrの超高真空領域まで真空空間の圧力すなわち真空
度を測定することができる。そして前記した第2の原理
にもとづいて動作させるようにすれば、動作回路はa雑
になるが、測定精度が高められ、とくに前記した第8の
原理にもとづいて動作させるようにすれば、さらに高精
度の測定を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる実施例装置の要部の模式側断
面図、第2図はこの装置の弾性体の形状および固定方式
を変えることにより感度をあげるようにした要部の部分
側断面図、第8図はこの装置を、弾性体の共振周波数で
の連続振動における振動振幅が真空度の変化によって変
化するというこの発明の第1の原理にもとづいて動作さ
せる回路の原理的な構成を示すブロック線図、第4図は
この装置を、弾性体の連続振動における振動振幅を一定
に保つ励振入力電圧が真空度の変化によって変化すると
いうこの発明の第2の原理にもとづいて動作させる回路
の原理的な構成を示すブロック線図、第5図は、この装
置を、弾性体の一過性の強制振動における振動振幅が一
定比率に減衰するに要する詩間が真空度の変化によって
変化するというこの発明の第8の原理にもとづいて動作
させる回路の原理的な構成を示すブロック線図である。 α0)・・・・・・・・・開口部、(1]ル(11す・
・・・・・・・・弾性体。 02)・・・・・・・・・密閉筐体、 θ亀(2)・・
・・・・・・・圧電素子。 05)・・・・・・・・・発振器、   (15’)・
・・・・・・・・パルス発生器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被測定真空空間と導通する開口部を備えた密閉筐体と、
    この内壁面に振動自在なるように保持させた弾性体と、
    この弾性体に接着固定した2つの圧電素子と、これら圧
    電素子の1つに一定の高周波電圧を連続的に、もしくは
    パルス的に印加すZ、+段と、前記印加電圧を作用せし
    められた圧電系子によシ起振される前記弾性体の振動振
    幅をもう一つの圧電素子を介して検出する手段とからな
    ることを特徴とする真空計。
JP1481983A 1983-01-31 1983-01-31 真空計 Granted JPS59141026A (ja)

Priority Applications (1)

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JP1481983A JPS59141026A (ja) 1983-01-31 1983-01-31 真空計

Applications Claiming Priority (1)

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JP1481983A JPS59141026A (ja) 1983-01-31 1983-01-31 真空計

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JPS59141026A true JPS59141026A (ja) 1984-08-13
JPH0544619B2 JPH0544619B2 (ja) 1993-07-06

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ID=11871646

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